簡単な微積分法の問題,たとえば,最小の表面積の下で缶詰の容積を最大にする問題を考えよう.
円の半径をr,暗闘の高さをhとすると,表面積Sと容積Vはそれぞれ
S=2πr^2+2πrh
V=πr^2h
hはrの関数であるから,消去すると
S=2πr^2+2V/r
を最小にすればよい.
S’=4πr−2V/r^2=0
V=2πr^3=πr^2h
h=2r
つまり,缶の高さが底面の円の直径2rに等しいとき,表面積は最小となる.
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ところで,相加平均・相乗平均の不等式
(a+b)/2≧√ab (等号はa=bのとき)
を
S=2πr^2+2V/r
に適用すれば,何がわかるのだろうか?
2πr^2=2V/rのとき,すなわち,V=πr^3=πr^2h
→h=r(缶の高さが底面の円の半径rに等しいとき,表面積は最大となるという解釈で合っているか?
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